Грузоподъемность показывает, какая сила действует линейный актуатор Он может толкать, тянуть или удерживать без поломки. Он делится на два основных типа: статическая нагрузка, которую он может удерживать в неподвижном состоянии, и динамическая нагрузка, которую он может перемещать во время работы. Понимание обоих типов нагрузки имеет решающее значение для выбора правильного привода и предотвращения преждевременных поломок.
Что такое грузоподъемность?
Грузоподъемность — это, по сути, показатель прочности привода. Он указывает максимальную силу, которую привод может безопасно выдержать, будь то перемещение объекта или просто его удержание. Производители измеряют это в фунтах силы (lbf) или ньютонах (N), и это одна из первых характеристик, которые вы увидите в любом техническом описании.
Но грузоподъемность — это не просто одно число. На исполнительный механизм действуют различные типы нагрузок, и каждая из них по-разному влияет на его работу.
Статическая и динамическая грузоподъемность
Это две основные категории, и они измеряют совершенно разные вещи.
Статическая грузоподъемность
Статическая нагрузка — это то, что может выдержать привод, когда он не движется. Какой вес может выдержать привод, когда двигатель выключается, без обратного вращения, то есть когда нагрузка заставляет привод двигаться назад самостоятельно?
Это важно для таких применений, как регулируемые столы, подъемные платформы или любые другие устройства, где необходимо удерживать груз в неподвижном состоянии. Статическая грузоподъемность обычно выше динамической, поскольку удержание неподвижного объекта оказывает меньшее давление на внутренние компоненты.
Динамическая грузоподъемность
Динамическая нагрузка — это сила, которую привод может толкать или тянуть во время фактического движения. Это ваша рабочая нагрузка, сила, которую вы прикладываете во время выдвижения или втягивания. Обычно она ниже статической нагрузки, поскольку движение генерирует тепло, быстрее изнашивает компоненты и требует от двигателя постоянного преодоления трения и инерции.
При подборе размеров привода обычно ограничивающим фактором является динамическая нагрузка, поскольку именно в этот период привод работает с наибольшей интенсивностью.
Другие виды грузов, о которых вам нужно знать.
Помимо статических и динамических нагрузок, существуют и другие типы нагрузок, которые могут влиять на производительность и срок службы вашего привода.
Нагрузки, толкающие и тянущие
Некоторые приводы имеют разные показатели по усилию толкания и тяги. Силы сжатия и силы растяжения по-разному нагружают внутренние компоненты. Всегда проверяйте, выдерживает ли привод тот тип нагрузки, который преобладает в вашей системе.
Радиальные и боковые нагрузки
Радиальные нагрузки, также называемые боковыми нагрузками, — это силы, приложенные перпендикулярно штоку привода. Их следует всегда избегать, поскольку линейные приводы не имеют внутренних направляющих для компенсации бокового давления. Боковые нагрузки приводят к увеличению внутреннего трения, быстрому износу подшипников и уплотнений и преждевременному выходу из строя.
Если в вашем приложении невозможно избежать боковой нагрузки, необходимо добавить внешние направляющие или системы скольжения для защиты привода от боковых воздействий.
Ударные нагрузки
Ударные нагрузки — это внезапные, кратковременные скачки силы, возникающие неожиданно. Распространенные причины включают неровную местность для мобильной техники, резкие остановки или запуски, а также ударные воздействия. Эти скачки могут значительно превышать нормальную рабочую нагрузку и привести к немедленным повреждениям, если исполнительный механизм не рассчитан на них.
Помощь грузам
Вспомогательная нагрузка — это когда сила, которую вы перемещаете, фактически помогает движению привода, а не сопротивляется ему. Например, если вы выдвигаете привод вверх, и что-то тянет его в том же направлении, это вспомогательная нагрузка во время выдвижения. В таких ситуациях можно использовать привод меньшего размера, но все равно необходимо убедиться, что привод может контролировать движение.
Что определяет грузоподъемность?
Грузоподъемность определяется внутренней конструкцией привода и компонентами, используемыми для его изготовления.
Приводной механизм
Тип винта оказывает огромное влияние как на статическую, так и на динамическую несущую способность:
- винты Acme Обладают высоким коэффициентом трения, что обеспечивает им превосходную статическую несущую способность и естественную самоблокировку при остановке двигателя.
- Шариковые винты Используются элементы качения с очень низким трением и высокой эффективностью. Недостатком является низкая статическая несущая способность, поскольку они легко могут вызывать обратный ход.
В промышленных клапанах червячные передачи и червячные механизмы обеспечивают превосходную статическую удерживающую способность и естественную самоблокировку. Такая конструкция гарантирует надежное крепление клапанов даже при отключении электропитания.
Шаг резьбы
Шаг резьбы определяет, насколько далеко винт продвигается за один оборот. Более плотная резьба обеспечивает большую силу, но меньшую скорость. Более крупная резьба обеспечивает более быстрое движение, но меньшую силу. Это принципиальный компромисс: сила и скорость работают друг против друга.
Двигатель и редуктор
Более мощные двигатели обеспечивают больший крутящий момент, что приводит к большей грузоподъемности. Передаточные числа увеличивают крутящий момент двигателя, поэтому более высокие передаточные числа увеличивают выходную силу. Но более высокое передаточное число снижает скорость. Прочные шестерни из закаленной стали выдерживают более высокие нагрузки и служат дольше, чем более дешевые аналоги.
Строительные материалы
Материалы, используемые для шестерен, подшипников, валов и корпуса, влияют на общую грузоподъемность и долговечность. В приводах промышленного класса используются компоненты из закаленной стали и прочные корпуса. Литые алюминиевые корпуса с коррозионностойким покрытием обеспечивают хорошую защиту в суровых условиях эксплуатации, сохраняя при этом разумный вес.
Выбор правильной грузоподъемности
Правильный выбор грузоподъемности на этапе подбора предотвращает отказы и продлевает срок службы привода.
Примените коэффициенты запаса прочности.
Никогда не рассчитывайте мощность привода на работу при его максимальной номинальной нагрузке. Всегда учитывайте коэффициент запаса прочности, обычно в 1,5–2 раза превышающий фактическую требуемую нагрузку. Этот запас учитывает колебания нагрузки, ошибки расчетов, износ с течением времени и непредвиденные обстоятельства.
Учитывайте рабочий цикл
Коэффициент заполнения — это отношение времени работы к общему времени цикла. Работа при высоких нагрузках генерирует больше тепла, что влияет на частоту запуска привода без перегрева. Высокие нагрузки и высокие коэффициенты заполнения плохо сочетаются, если только привод не предназначен для непрерывной работы.
Если вам необходима непрерывная или почти непрерывная работа, ищите исполнительные механизмы, которые предлагают режимы непрерывной работы. Наши Серия AOX-L Предоставляет возможности включения/выключения, модуляции и непрерывной работы в зависимости от требований к рабочему циклу.
Учитывайте все типы грузов
Не следует ориентироваться только на очевидную силу толкания или тяги. Подумайте о том, толкаете ли вы, тянете или и то, и другое, о потенциальных ударных нагрузках, о любых неизбежных боковых нагрузках и о вспомогательных нагрузках, которые могут позволить уменьшить габариты.
Согласуйте тяговые возможности с требованиями конкретного применения.
После расчета требуемой нагрузки с учетом необходимых коэффициентов запаса прочности, необходимо подобрать привод, обеспечивающий требуемое усилие. Для автоматизации клапанов в промышленных условиях требования к усилию обычно варьируются от нескольких тысяч Ньютонов для небольших клапанов до 40 000 Н и более для тяжелых условий эксплуатации.
Стандартные промышленные применения
Для большинства промышленных систем управления клапанами, где требуется усилие в диапазоне от 3000 Н до 30000 Н, стандартные линейные приводы подходят для задвижек, шаровых клапанов и регулирующих клапанов в нефтегазовой, химической, водоочистной и энергетической отраслях.
Требования к системной интеграции
Если ваше приложение требует автоматизированного управления или удаленного мониторинга, выбирайте модели со встроенными возможностями связи. AOX-L Интеллектуальный Исполнительный механизм обеспечивает тот же диапазон тяги, что и стандартные модели, но добавляет такие протоколы, как Modbus, Profibus и Hart, для подключения к общезаводским сетям управления.
Опасные зоны и требования к работе в тяжелых условиях
Для мест, где существует риск взрыва, необходимо сертифицированное взрывозащищенное оборудование. Серия AOX-QL Данная серия имеет сертификацию Exdb II C T5 и предназначена для использования на нефтеперерабатывающих заводах, химических предприятиях и в других местах, где могут присутствовать легковоспламеняющиеся газы или пары. Диапазон осевой нагрузки в этой серии также расширен с 2000 Н до 40000 Н, что позволяет использовать её в более тяжелых условиях эксплуатации.
Как избежать распространенных ошибок при расчете грузоподъемности
При расчете грузоподъемности следует избегать нескольких распространенных ошибок.
Недооценка фактической нагрузки
Необходимо учитывать трение, силы ускорения, угол поворота и любые внешние силы, действующие на систему. Все это в сумме увеличивает общую нагрузку, воспринимаемую исполнительным механизмом.
Игнорирование боковых нагрузок
Если конструкция крепления создает боковые нагрузки, добавьте направляющие или перепроектируйте крепление, чтобы их устранить. Боковые нагрузки — верный путь к поломке.
Работает слишком близко к максимальной мощности.
Эксплуатация привода при номинальной нагрузке 95% не оставляет места для отклонений или непредвиденных обстоятельств. Это значительно сократит срок его службы.
Забывая о температуре
Эксплуатация в условиях высоких температур снижает грузоподъемность, поскольку тепло разрушает смазочные материалы и снижает производительность двигателя. Промышленные линейные актуаторы, как правило, рассчитаны на работу при температурах окружающей среды от -30°C до +70°C, а некоторые модели имеют номинальную мощность до -60°C для экстремально низких температур.
Заключительные мысли
Грузоподъемность — это более сложный вопрос, чем просто выбор значения усилия из технической документации. Необходимо понимать разницу между статическими и динамическими нагрузками, учитывать различные типы нагрузок и принимать во внимание влияние конструкции привода на его грузоподъемность. Всегда учитывайте запас прочности, соблюдайте ограничения по рабочему циклу и сопоставляйте возможности привода с реальными требованиями вашего приложения.
Связаться с нами
